DE102013007481B4

DE102013007481B4 - Vorrichtung zur Schallreduzierung in Gasträumen

Info

Publication number: DE102013007481B4
Application number: DE102013007481.9A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Deluxe Mcb Ug (haftungsbeschrankt); DELUXE MCB UG HAFTUNGSBESCHRANKT
Current assignee: Deluxe Mcb Ug (haftungsbeschrankt); DELUXE MCB UG HAFTUNGSBESCHRANKT
Priority date: 2013-04-29
Filing date: 2013-04-29
Publication date: 2014-12-04
Anticipated expiration: 2033-04-30
Also published as: DE102013007481A1

Abstract

Vorrichtung zur Schallreduzierung in Gasträumen mit mehreren im Raum verteilten Mikrofonen zur Aufnahme und Auswertung des unerwünschten Schalls und mit mehreren im Raum verteilten Lautsprechern zur Aussendung von gegenphasigem Antischall und mit mindestens einer Steuereinheit zur Erzeugung von Antischall, dadurch gekennzeichnet, dass sich die jeweiligen Mikrofone an den Tischen in den Bereichen der unerwünschten Schallquellen befinden und dass der jeweilige Abstand der Mikrofone zum schallreduzierten Bereich größer ist, als der jeweilige Abstand der Lautsprecher zur Aussendung des Antischalls zum schallreduzierten Bereich, wobei die Lautsprecher zur Aussendung des Antischalls am Tisch des schützenswerten Bereiches positioniert sind, wobei die Steuereinheit aus den Signalen der Mikrofone an den Tischen in den Bereichen der unerwünschten Schallquellen den erforderlichen Antischall ermittelt und dieses berechnete Signal an die Lautsprecher am Tisch des schützenswerten Bereiches sendet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schallreduzierung in Räumen gemäß dem Oberbegriff vom Anspruch 1, insbesondere für die Verwendung in Gaststätten.
In Gaststätten herrscht bisweilen ein recht hoher Geräuschpegel. Diese Geräusche entstehen insbesondere durch die abgespielte Hintergrundmusik, dem Stimmengewirr der übrigen Gäste im Gastraum und sonstigen Geräuschquellen. Wie hinlänglich bekannt ist, führt ein hoher Schallpegel zu einer Form von Stress für die Besucher und es kann dazu führen, dass beispielsweise alle Gäste sich noch lauter, als sonst üblich, unterhalten und damit der Schallpegel weiter ansteigt. Insgesamt gesehen, führt es regelmäßig nicht zu einer Zunahme des Wohlbefindens der Gäste, die es gerne etwas ruhiger hätten.
Aus der Erfindung DE 10 2005 019 604 B4 ist ein Richtlautsprecher zum Beschallen einer Hörzone und Verfahren zum automatischen Anpassen der Wiedergabelautstärke eines einer Hörzone zugeordneten Richtlautsprechers bekannt. Bei diesem System wird der störende Umgebungsschall mittels eines Mikrofons ermittelt und dementsprechend die Lautstärke des vorgeschlagenen Richtlautsprechers automatisch erhöht. Würden solche Systeme mehrfach in einem Raum mit sich unterhaltenden Gästen eingebaut und über den Richtlautsprecher Musik abgestrahlt, so würde nicht nur das Stimmengewirr der übrigen Gäste lauter, sondern auch der Geräuschpegel der Hintergrundmusik würde insgesamt deutlich ansteigen.
Als Gegenmaßnahmen für ungewünschten Schall sind beispielsweise schallschluckende Bauelemente in der Raumdecke und den Raumwänden bekannt. In diesen Bauelementen wird der Schall in Wärme umgewandelt. Je nach verwendetem Material ändert sich das Schallabsorptionsverhalten über die Schallfrequenz sehr deutlich. Über weitere Einrichtungsgegenstände innerhalb des Raumes wird ebenfalls der Versuch unternommen, die Schallausbreitung zu reduzieren. Diese Maßnahmen helfen bei der Problemlösung, sie sind jedoch häufig alleine nicht so wirkungsvoll, wie gewünscht.
Besonders anspruchsvoll wird die Aufgabenstellung regelmäßig dann, wenn beispielsweise in einem größeren Raum in einem Teilbereich bewusst die Musik etwas lauter abgespielt werden soll und gleichzeitig in einem anderen Teilbereich die dort befindlichen Personen einen geringeren Schallpegel wünschen, aber aus diversen Gründen dieser Teilbereich nicht vom übrigen Raum abgetrennt werden kann. In der deutschen Anmeldung Gebrauchsmuster DE 20 2013 002 391 U1 wird vorgeschlagen, die Lautsprecher für die Abstrahlung der Hintergrundmusik jeweils in den Tischen individuell regelbar zu integrieren und nicht mehr zentral im Raum verteilen. Diese Maßnahme ist zwar sehr hilfreich, jedoch kann hiermit beispielsweise nicht das Auftreten von störendem Stimmengewirr unterbunden werden.
Eine andere Möglichkeit den Schallpegel zu reduzieren basiert auf dem Verfahren der destruktiven Interferenz, oder der aktiven Abstrahlung von sogenanntem Antischall. Dieses Verfahren ist seit Jahren theoretisch bekannt und inzwischen auch in diversen technischen Einrichtungen im Einsatz. Generell funktioniert dieses Verfahren bei tiefen Frequenzen besser, als bei hohen Frequenzen.
Besonders gut funktioniert dieses Verfahren in Umgebungen mit bekannten und konstanten geometrischen Abmessungen. Beispielsweise sei auf die Patentschrift US 4 985 925 A verwiesen, die insbesondere die technische Umsetzung für ein Kopfhörer beschreibt. Inzwischen sind Kopfhörer mit diesem ANR (Active Noise Reduction) System erfolgreich bei Flugzeugpiloten weit verbreitet.
Gänzlich andere Anwendungsgebiete ergeben sich im Automobilbau. In den Patentschriften DE 10 2010 014 819 A1 und EP 2 287 046 A1 werden unter anderem Systeme zur Geräuschunterdrückung für den Fahrzeuginnenraum durch Ausstrahlung eines Unterdrückungssignals beschrieben.
Im Patent DE 198 22 582 B4 wird vorgeschlagen, die Komponenten Mikrofon und Lautsprecher durch eine aktive Folie für lärmabstrahlende Flächen zu ersetzen, die sowohl als Schnellesensoren, wie auch als Aktuator, arbeitet.
In der Erfindung DE 10 2011 051 727 A1 wird vorgeschlagen, mittels an der Decke befestigter flächiger Schallaktoren den gesamten Raum mit einer aktiven Geräuschbeeinflussung zu beaufschlagen. In dieser Erfindung wird ferner die Schalldetektion pauschal über Mikrofone in der Decke vorgeschlagen.
In der Erfindung US 2010/0 014 683 A1 wird ein System für Flugzeuge ausgeführt, welches die Geräuschdetektion für hochfrequente Schallwellen und für niederfrequente Schallwellen jeweils gesondert verarbeitet und über zwei gegenüber angeordnete Steuereinheiten jeweils ein gesteuertes Signal aussendet.
Die Erfindung WO 2009/056 585 A2 bezieht sich auf die Maskierung des Schalls für das menschliche Ohr.
In der internationalen Veröffentlichung WO 2012/119808 A2 wird ein Regelsystem für aktive Geräuschunterdrückung insbesondere für Mobiltelefone vorgeschlagen. Mittels einer Vorwärtsregelung und einer Rückwärtsregelung wird vorgeschlagen, bei sich geometrisch veränderten Bedingungen eine brauchbare aktive Geräuschunterdrückung mittels Antischall unter diesen erschwerten Bedingungen zu erwirken.
In einem Zeitungsartikel des Handelsblatt vom 14.03.2002 mit der Überschrift „Antischall eliminiert Lärm” wird ein optimiertes Verfahren beschrieben. Um die bekannten Probleme bei stark schwankender Schallfrequenz und bei einer Veränderung der geometrischen Situation zu lösen, wird Folgendes vorgeschlagen. Um einen Kreis werden Mikrofone positioniert, die den störenden Schall detektieren, bevor er das Ohr der im Kreis befindlichen Person erreicht und mittels Antischall, der von Lautsprechern, ebenfalls kreisförmig angeordnet, abgestrahlt wird, eliminiert. Möglich sind solche Konfigurationen dadurch, dass heutige Elektronikkomponenten und Recheneinheiten so leistungsfähig sind, dass sie innerhalb kürzester Zeit den Gegenschall berechnen und zur Verfügung stellen können. Selbst handelsübliche Audio Interface Systeme, wie das ASIO – PANEL des DMX6 Fire USB von TerraTec Electronik können in weniger als 5 ms Antwortsignale zur Verfügung stellen.
Aufgabe dieser Erfindung ist es, für verschiedene Bereiche innerhalb des Raumes die störenden Geräusche aus der Umgebung wirkungsvoll zu reduzieren und trotzdem selber die Hintergrundmusik in der gewünschten Lautstärke genießen zu können.
Diese Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass der Raum gedanklich in verschiedene Bereiche aufgeteilt wird und durch eine geschickte Aussendung von Antischall jeweils sogenannte schützenswerte Bereiche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Durch eine Einteilung des Raumes in schützenswerte Bereiche und Bereiche in denen unerwünschter Schall entsteht, kann ein sinnvolles Positionieren der Mikrofone, die für die Ermittlung des unerwünschten Schalls verantwortlich sind und der Lautsprecher zur Aussendung des gegenphasigen Antischalls in der Grundkonfiguration vorgenommen werden.
Die Grundidee besteht darin, die durch die konkrete Schallausbreitungsgeschwindigkeit auch unterschiedliche Laufzeit des Schalls auf der Strecke zwischen den unerwünschten Schallquellen und dem schützenswerten Bereich auf der einen Seite und der kürzeren Strecke zwischen den Lautsprechern zur Aussendung des Antischalls zum schützenswerten Bereich auf der anderen Seite, nutzbar zu machen. Die Zeit zwischen dem Eintreffen des unerwünschten Schalls am Mikrofon und der Zeit, an dem der durch eine schnelle Auswert- und Regeleinrichtung erzeugte Antischall, der mittels Lautsprecher ausgesendet wird, zur Verfügung gestellt wird, reicht aus, um den unerwünschten Schall annähernd eliminieren zu können.
Zur Positionierung der Mikrofone und der Lautsprecher bieten sich die Tische, die im Raum verteilt angeordnet sind, an. Für einen Gast in einem schützenswerten Bereich 30 ist beispielsweise der Nachbartisch 10 der Ort, an dem der unerwünschte Schall erzeugt wird und für die Gäste an den anderen Tischen ist gerade derselbe schützenswerte Bereich 30 auch gleichzeitig die Quelle des unerwünschten Schalls.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, eine weitere Aussendung des Antischalls durch Lautsprecher an der Raumdecke vorzusehen.
Da das Verfahren der destruktiven Interferenz, oder der aktiven Abstrahlung von sogenanntem Antischall bei tiefen Frequenzen besser, als bei hohen Frequenzen funktioniert, wird in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, den Einbau schallschluckender Bauelemente, die speziell auf hohe Frequenzen abgestimmt sind, vorzusehen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
1 zeigt eine prinzipielle Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Raum in einem Gebäude in der Draufsicht mit verschiedenen Bereichen.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel an einem Tisch die erfindungsgemäße Vorrichtung.
3 zeigt die schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung.
4 zeigt eine prinzipielle und perspektivische Darstellung eines Raumes nebst der erfindungsgemäßen Komponenten.
1 zeigt eine Draufsicht eines Raumes, wie er sich beispielsweise in Gaststätten befindet. Die jeweiligen Tische 10, 20 und 30 sind jeweils beispielsweise mit 4 Stühlen zusammengestellt und bilden so jeweils eine Einheit. Die jeweiligen Einheiten mit den Tischen 10, 20 und 30 bilden für sich selber die vor dem Fremdschall schützenswerte Bereiche 10, 20 und 30. Im Gegenzug ist jedoch auch jeder schützenswerter Bereich gleichzeitig für die anderen Bereiche der Ort mit der Quelle des unerwünschten Schalls. So ist beispielsweise der Bereich 30 für sich selber ein schützenswerter Bereich mit den Quellen des unerwünschten Schalls aus den Bereichen 10 und 20. Im Gegenzug ist beispielsweise jedoch der Bereich 30 eben auch für den schützenswerten Bereich 10 eine Quelle von unerwünschtem Schall. Der Bereich 40 ist beispielsweise für die anderen Bereiche 10, 20 und 30 gleichsam die Quelle des unerwünschten Schalls. Zur Detektion des von dem Bereich 40 ausgehenden unerwünschten Schalls für die übrigen Bereiche wird beispielsweise ein Richtmikrofon 403 auf den Bereich 40 ausgerichtet. Regelmäßig stellt dieser Bereich 40, es könnte sich beispielsweise um eine Tanzfläche handeln, selber kein von dem übrigen Schall schützenswerter Bereich dar.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Tisch mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Schallreduzierung am Beispiel des Tisches 30. Aus den in der Tischplatte 301 eingelassenen und gegen Schmutz und Feuchtigkeit abgedichteten Lautsprechern 304 wird beispielsweise die gewünschte Musik ausgesendet. Aus den Lautsprechern 302, die ebenfalls in der Tischplatte entsprechend integriert sind, wird der zuvor durch eine Steuereinrichtung 306 ermittelte und zur Verfügung gestellte Antischall ausgesendet. Das Mikrofon 303 detektiert am Tisch 30 den unerwünschten Schall für die Bereiche 10 und 20 in der 1 und stellt dieses Signal den Steuereinrichtungen 106 und 206 zur Verfügung.
3 zeigt eine prinzipielle Darstellung der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung 306 am Beispiel für den Bereich 30. Die Bereiche 10 und 20 sind die Quellen des unerwünschten Schalls für den Bereich 30. Die jeweiligen hier nicht gesondert dargestellten Mikrofone 203 und 103 detektieren den unerwünschten Schall aus den entsprechenden Bereichen. Diese Signale werden der Steuereinrichtung 306 genauso, wie die Signale des Richtmikrofons 403 zur Verfügung gestellt. Die schnell arbeitende Steuereinheit 306 ermittelt aus diesen Signalen der Mikrofone 103, 203 und 403 sofort den erforderlichen Antischall und sendet dieses berechnete Signal an die Tischlautsprecher 302 und den in der Decke befindlichen Richtlautsprecher 305 aus.
4 zeigt eine perspektivische Darstellung der gesamten Anordnung in einem Raum mit dem Bereich 10 und dem Deckenlautsprecher 105, sowie eine prinzipielle Darstellung des Akustikputzes 99, der auf der Raumdecke oberhalb der schützenswerten Bereiche aufgebracht wurde.

Claims

Vorrichtung zur Schallreduzierung in Gasträumen mit mehreren im Raum verteilten Mikrofonen zur Aufnahme und Auswertung des unerwünschten Schalls und mit mehreren im Raum verteilten Lautsprechern zur Aussendung von gegenphasigem Antischall und mit mindestens einer Steuereinheit zur Erzeugung von Antischall, dadurch gekennzeichnet, dass sich die jeweiligen Mikrofone an den Tischen in den Bereichen der unerwünschten Schallquellen befinden und dass der jeweilige Abstand der Mikrofone zum schallreduzierten Bereich größer ist, als der jeweilige Abstand der Lautsprecher zur Aussendung des Antischalls zum schallreduzierten Bereich, wobei die Lautsprecher zur Aussendung des Antischalls am Tisch des schützenswerten Bereiches positioniert sind, wobei die Steuereinheit aus den Signalen der Mikrofone an den Tischen in den Bereichen der unerwünschten Schallquellen den erforderlichen Antischall ermittelt und dieses berechnete Signal an die Lautsprecher am Tisch des schützenswerten Bereiches sendet.
Vorrichtung zur Schallreduzierung in Räumen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Mikrofone in den Tischen integriert sind.
Vorrichtung zur Schallreduzierung in Räumen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass Lautsprecher zur Aussendung des Antischalls in den Tischen der jeweils schützenswerten Bereiche integriert sind.
Vorrichtung zur Schallreduzierung in Räumen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich Lautsprecher zur Aussendung von Antischall mit einer elliptischen Ausstrahlcharakteristik oberhalb des schützenswerten Bereiches befinden.
Vorrichtung zur Schallreduzierung in Räumen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Richtmikrofon auch unerwünschten Schall aus anderen Bereichen im Raum detektiert.
Vorrichtung zur Schallreduzierung in Räumen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden einzelnen schützenswerten Bereich eine gesonderte Steuereinheit zur Erzeugung des Antischalls vorgesehen ist.
Vorrichtung zur Schallreduzierung in Räumen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheiten zur Erzeugung des Antischalls auf ein Frequenzband zwischen 30 Hz und maximal 2.000 Hz optimiert sind.
Vorrichtung zur Schallreduzierung in Räumen gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich auf der Raumdecke im schallreduzierten Bereich Akustikputz für die Schallabsorption im Frequenzbereich oberhalb von 2.000 Hz befindet.